[发明专利]改性纤维素衍生物、其制备方法、感湿材料组合物以及感湿膜

说明书

本发明公开了改性纤维素衍生物的制备方法、由该方法制得的改性纤维素衍生物、含有该改性纤维素衍生物的感湿材料组合物以及由该感湿材料组合物形成的感湿膜。改性纤维素衍生物的制备方法，包括：S1.将含有羟基的纤维素衍生物与第一溶剂混合均匀后，加入三乙胺，混合均匀，得到含有羟基的纤维素衍生物溶液；S2.将反应温度设为‑20～0℃后，将不饱和酰氯滴加至所述含有羟基的纤维素衍生物溶液中，滴加完毕后，将反应温度调节至20℃～25℃，继续进行反应，反应结束后，将反应产物进行干燥，得到含有双键的改性纤维素衍生物。本发明成功制备了基于纤维素衍生物的感湿膜，该感湿膜具有极佳的耐溶剂性和长期稳定性。

技术领域

本发明涉及传感器技术领域，具体地，涉及改性纤维素衍生物、其制备方法、感湿材料组合物以及感湿膜。

背景技术

湿度，是指水蒸气在空气中的含量，与我们的生活息息相关。湿度已被广泛地应用在农业、气候监测、精密仪器的使用和保护、生物医疗、工业生产和日常生活中皮肤湿度监测等领域中。

理想的湿度传感器具有灵敏度高、响应快、长期稳定性好、湿滞回差小、重复性好、成本低、可批量生产、容易集成化等特点，其中工艺、结构、敏感材料是提升传感器性能最主要的途径，相比于工艺、结构设计等较为固定的现有模式，对感湿材料的改进变得更加重要。

湿度传感器根据湿敏材料性质不同分为电解质型、半导体与陶瓷型、高分子聚合物型，其中有机高分子湿度传感器虽然研究起步较晚，但该类湿度传感器具有响应快，稳定性高的优点，已成为该领域的研究热点，研究热点方向主要包括聚酰亚胺，聚乙炔苯，聚砜，等离子聚合聚乙烯，线性交联等离子聚合聚甲基丙烯酸甲酯等高分子湿敏材料，这些湿敏材料来源丰富，同时具有易于制备和加工，并且可以通过分子结构的改性，获得不同的物理化学性能。

相对于上述的高分子湿敏材料而言，纤维素作为最丰富的天然多糖，是开发绿色湿度传感器的优良材料，与其他成分(包括碳材料和聚合物)结合，纤维素及其衍生物可用于设计满足各种应用需求的高性能湿度传感器，在缓解过度使用化石燃料和合成材料对环境的影响方面发挥着至关重要的作用。纤维素及其衍生物的感湿原理主要其含有的-OH、-COOH基团对水蒸气具有敏感作用。例如，醋酸丁酸纤维素(CAB)材料是纤维中的-OH被醋酸和丁酸所酯化的产物，它的感湿原理主要是靠未被酯化的-OH基对水蒸气分子的敏感作用，所以它的湿敏特性高湿段斜率特别大，且变大的程度和-OH基含量有关。但是醋酸纤维素湿度传感器及其它类纤维衍生物类湿度传感器长期以来存在滞后大、线性度差、对有机蒸气耐久性短、长期稳定性差的问题，从而限制了其在传感器上的应用。

发明内容

为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种改性纤维素衍生物的制备方法、由该方法制得的改性纤维素衍生物、由该改性纤维素衍生物为主要成分的感湿材料组合物以及由该感湿材料组合物形成的感湿膜。采用本发明获得的改性纤维素衍生物可制备出湿滞低、耐溶剂性佳、在高湿环境下稳定性佳的感湿膜，含有该感湿膜的湿度传感器性能优异，应用场景广泛。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种改性纤维素衍生物，所述改性纤维素衍生物的制备原料包括：含有羟基的纤维素衍生物、缚酸剂和不饱和酰氯。

优选地，所述含有羟基的纤维素衍生物与所述不饱和酰氯之间的质量比为(10～20)：(1～3)。

优选地，所述缚酸剂与含有羟基的纤维素衍生物之间的质量比为(2～5)：(10～20)。

优选地，所述制备原料还包括第一溶剂。

优选地，所述含有羟基的纤维素衍生物与第一溶剂之间的质量比为(10～20)：(50～80)。

优选地，所述含有羟基的纤维素衍生物为羟乙基纤维素、乙基纤维素、羟丙基纤维素和醋酸丁酸纤维素中的一种或几种。